Мы знаем, что циркадные часы хранят время в каждой живой клетке, контролируя такие биологические процессы, как обмен веществ, деление клеток и восстановление ДНК, но мы не понимаем, как это происходит...
Ночные смены. Задержка реактивного движения. Нарушенный сон. Они не только не вызывают сонливость, но имеют более глубокий эффект. Это потому, что они нарушают наши циркадные часы, так называемые, потому что они синхронизируют биологические процессы с 24-часовым вращением Земли и, в свою очередь, управляют основными химическими механизмами нашего организма.
Часы контролируют, когда тысячи генов включаются и выключаются, и они, в свою очередь, синтезируют белки, которые управляют механизмами клетки. Каждая клетка имеет свои собственные часы, а часы контролируют различные гены в разных типах клеток. Жизнь, по сути, удивительно сложный часовой процесс - бактерии, грибы, растения, насекомые и животные.
У человека и, вероятно, у других животных, есть центральные часы в мозгу, который находится под влиянием света, и который синхронизирует все остальные часы по всему телу.
Поэтому, когда часы нарушены или работают неправильно, мы чувствуем эффект в каждой ткани и органе.
Может показаться странным, что такой фундаментальный биологический процесс все еще находится за пределами нашего понимания, но это так. Исследования бактерий, фруктовых мух, растений и мышей пролили свет на часы. Мы знаем, что у млекопитающих он имеет четыре центральных компонента, четыре часовых белка и гены, которые их синтезируют, которые взаимосвязаны в петле обратной связи с "положительной" рукой и "отрицательной" рукой: Белки включают и выключают гены, которые, в свою очередь, диктуют уровни тактовых белков, так что уровни тактовых белков колеблются в замысловатом танце. Считайте это биохимическим эквивалентом двухмаятниковых дедушкиных часов. Только в этом случае каждый качающийся маятник воздействует на целую полосу других генов и приводит в движение другие существенные процессы, такие как процесс, который занимает ровно 24 часа, посредством которого клетки млекопитающих делят и реплицируют себя, или посредством которого происходит фотосинтез в растениях. Часы кажутся такими же старыми, как и сама жизнь. Даже у древних бактерий есть часы. Специфические белки часов, найденные у людей, также встречаются у всех животных - от пчел до ящериц и китов, показывая, насколько тщательно сохранен механизм на протяжении сотен миллионов лет эволюции, и, таким образом, насколько он является центральным для всех живых существ.
В растениях цветение контролируется продолжительностью дней. Молекулярные механизмы непонятны, но ясно, что сенсоры растений определяют качество доступного света, который, в свою очередь, взаимодействует с часами растений, которые, в свою очередь, контролируют 5 или 10 процентов генов в растении. Если бы мы все-таки поняли, можно ли изменить часовой механизм, чтобы растения могли ускорить производство фруктов и семян, получать урожай два-три раза в год? Или мы могли бы переместить растения из одного региона, например, из тропиков, и заставить их нормально функционировать в более холодных регионах, где доступного света меньше?
Есть также свидетельства того, что часы играют роль в том, как пчелы и другие насекомые, перелетные птицы и, возможно, другие животные находят дорогу домой. В некотором роде часы, кажется, связаны со способностью таких существ чувствовать магнитное поле Земли и использовать его для навигации или ориентироваться в пространстве. Бабочка Монарх является одним из таких видов, и один из его часов гены очень похожи на человеческие гены часов. Могут ли люди тоже в состоянии покоя чувствовать магнитное поле Земли?
Часы вполне могут быть одним из фундаментальных секретов самой жизни.
Лабораторные мыши, выращенные без часов гены все еще могут функционировать, но они получают рак или имеют другие отклонения - их механизм восстановления ДНК не работает. Поэтому рабочие ночной смены и пилоты или стюардессы, которые летают по международным маршрутам, имеют более высокий уровень заболеваемости некоторыми видами рака?
Продолжение следует